增补UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊叶片PSⅡ光化学效率的影响

太阳紫外线-B(UV-B)辐射增强作为全球环境变化的一个方面,也是影响青藏高原植物生存的主要环境因子之一。以美丽风毛菊(Saussurea superba)为材料,分析增补UV-B辐射期间叶片PSⅡ运行效率(Ф_PSⅡ)、光化学和非光化学猝灭系数(qP和NPQ),及光合色素和UV-B吸收物质含量的变化,探讨高山植物的UV-B驯化适应过程。结果表明:增补UV-B辐射能抑制暗适应3 min后PSⅡ光化学量子效率F_(v)/F_(m)的恢复过程;尽管增补前期Ф_PSⅡ有升高趋势,但第7 d以后Ф_PSⅡ呈下降趋势,说明UV-B辐射对光合机构具有负影响,F_(v)/F_(m)的降低以及Ф_PSⅡ的变化反映了UV-B辐射效应的积累;qP与Ф_PSⅡ的变化趋势相同,NPQ在第9 d略有降低趋势,叶厚度的相对增加弥补了光合色素的光氧化损失并增强了对激发能的利用。增补UV-B处理对UV-B吸收物质含量的影响不明显,说明叶表皮层内丰富的黄酮类物质能有效保护光合机构,受UV-B辐射波动的影响较少。综上表明,高山植物美丽风毛菊对增补UV-B辐射有一个驯化适应过程,尽管单位叶面积光合色素的增加有益于光合速率的提高,但UV-B辐射增强对光合生理过程仍具有潜在的负效应。     

遮光及增加UV-B辐射对高寒草甸矮嵩草光合色素以及光合作用的影响

以矮嵩草草甸上天然太阳辐射为背景,建立人工增强太阳UV-B辐射和遮光装置,分别模拟平流层臭氧损耗5%时近地面的太阳UV-B辐射和滤去40%-60%的太阳辐射强度。结果表明,经过40多天的增强UV-B辐射处理降低了矮嵩草光合色素的含量以及Chla/b的比值,而使Chlb/(a b)比值上升。增强UV-B辐射还使矮嵩草的光合速率、呼吸速率以及表观量子效率(AQY)下降。遮光处理使得矮嵩草光合色素含量上升,Chla/b和Chlb/(a b)比值基本不变。遮光处理还提高了矮嵩草的光合速率、呼吸速率以及表观量子效率(AQY)。     

不同生育期美丽风毛菊PSⅡ光化学效率和色素含量对UV-B辐射的响应

以高山植物美丽风毛菊为材料,在矮嵩草草甸植物群落生长季的不同月份,采用短期滤除太阳辐射光谱中UV-B成分的方法,研究了UV-B辐射对PSⅡ光化学效率、光合色素和紫外吸收物质的影响。结果表明,1)与对照相比,low UV-B处理时3 min暗适应的PSⅡ最大光化学量子效率F_v/F_m呈升高的趋势,说明UV-B辐射能加剧PSⅡ反应中心的可逆失活或损伤程度。2)PSⅡ实际光化学效率Φ_PSⅡ和光化学猝灭系数qP在生长季内具有基本一致的变化趋势;low UV-B处理能引起Φ_PSⅡ和qP的升高和NPQ的降低,表明自然光谱中的UV-B成分能降低叶片的光能捕获效率,促进非光化学能量耗散过程。3)low UV-B处理时光合色素的降低与叶片变薄有关,强太阳UV-B辐射下光合色素的相对增加是一种表象。综上可知,青藏高原强太阳UV-B辐射对高山植物的光合生理过程具有潜在的负影响,叶片中高含量且相对稳定的UV-B吸收物质可有效屏蔽太阳UV-B光量子抵达光合机构等敏感部位,不同生育期叶片PSⅡ光化学效率的差异与环境因子和叶片发育状态有关。     

春小麦光合作用和生长响应UV-B辐射和干旱胁迫的机制研究

在室外盆栽条件下研究了春小麦Triticum aestivum品种定西-24生长和光合作用对增强UV-B辐射和干旱胁迫的响应及机制。结果表明,干旱明显影响定西-24叶绿素b的含量,对叶绿素a和类胡萝卜素含量的影响不显著。UV-B辐射以及与干旱复合都降低叶片叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量,且复合作用大于UV-B辐射单独作用,UV-B辐射以及与干旱的复合胁迫显著地影响到类黄酮含量的积累（P<0.05）。各处理间光合作用的大小顺序为：对照>复合>干旱>UV-B辐射。干旱和UV-B复合作用下较单独作用气孔阻力有所增加。胞间CO2浓度在干旱和复合作用下升高,而在UV-B辐射下下降。收获期春小麦的总生物量比对照明显减少,其中,干旱作用下致使总生物量下降的幅度大于UV-B辐射与复合作用。同时,小穗组成和产量特征也发生变化。UV-B辐射对产量的影响大于干旱和复合作用,复合作用的减产效应低于干旱。干旱和UV-B辐射使定西-24的收获指数增加10%,在两者复合作用时收获指数变化不大。干旱和复合作用下,植物根系的根冠比增大,而UV-B辐射胁迫下根冠比变化不大。这些结果说明,UV-B辐射和干旱之间存在相互作用,一种胁迫可以减缓（轻）另外一种胁迫对春小麦的抑制作用。     

UV-B辐射增强和温度变化对麻花艽光响应的影响

为了确定UV-B辐射增强和温度变化对高寒草甸植物生理过程的影响,以LI-6400便携式光合测定系统控制温度和紫外灯UV-B辐射增强方法,测定分析了UV-B辐射增强和温度变化对麻花艽(Gentiana straminea Maxim.)叶片光合作用及相关生理参数的影响。结果显示:麻花艽叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(E)和水分利用效率(WUE)在对照下较高,UV-B辐射为20W和40W处理下较低;8月,P_n在25℃下比15℃下显著高;9月,对照处理下P_n在25℃下比15℃下高。同时,E在25℃比15℃下高;G_s、WUE和C_i在25℃下比15℃下低。另外,麻花艽叶片P_n在光合有效辐射强度为0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而增加幅度较大,800~2200μmol·m^-2·s^-1时增幅较小;G_s和E随光合有效辐射强度增加而增加;C_i在光合有效辐射强度0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而呈现下降趋势,800~3000μmol·m^-2·s^-1变化不大;WUE在光合有效辐射强度0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而呈现增加趋势,800~3000μmol·m^-2·s^-1时呈现下降趋势。说明UV-B辐射增强将对高寒草甸植物-麻花艽叶片光合作用及相关参数将产生极大影响,影响与温度变化有一定的关系。     

人工模拟增强UV-B辐射处理对杧果综合性状的影响

为探究增强UV-B辐射对“贵妃”杧果产量、果实品质和光合作用的影响,在田间人工模拟96 kJ·m-2·d-1增强UV-B辐射处理“贵妃”杧果成年树,以自然光为对照,测定了成熟叶片的光合指标、果实成熟批次比率、单位树冠体积果实产量和常规品质。结果表明,处理的果实成熟期明显提前,单果重下降,但单位树冠体积产量效率无显著差异;在第一批果的可溶性糖、可溶性固形物、维生素C含量和糖酸比、固酸比显著高于对照,可滴定酸含量显著低于对照;后两批果除5月7日处理的果实维生素C含量显著高于对照外,处理与对照在其余品质指标上均无显著差异;处理的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等均明显高于对照。可见,96 kJ·m-2·d-1的增强UV-B辐射通过增强叶片光合作用而促使果实提早成熟,导致第一批果实综合营养风味品质优于对照;使平均单果重降低而又不引起单位树冠体积产量效率下降。     

增强UV-B辐射对念珠藻生长的影响

研究表明,由于氯、氟、烃等的大量使用,导致了平流层臭氧层的减薄,使到达地球表面的UV-B辐射增强。我国上空的臭氧层也有所减薄,青藏高原上空还观测到臭氧低值中心[1],紫外辐射增强被公认为重大的全球环境问题,对人类及全球生态系统产生深远的效应[2]。许多试验结果表明,在增强的UV-B辐射下,植物的生长发育和生物量都有明显的降低,光合作用和呼吸作用受到抑制[3],以致影响到植物的生长发育和作物的产量[4]。环境对植物的生长发育等生命活动产生重要影响,植物体在生命活动的各个时期都受到周围环境中各种信号因素的影响,如光、温度、干旱…     

水肥耦合对巨能草生长和光合色素的影响

采用盆栽控制实验的方式,利用控水、控肥的实验方法,设计了干旱(25% FC)、对照(75% FC)和水淹(100% FC)3个水分梯度以及低、中、高3个养分水平的完全随机组合实验,研究了不同水肥耦合条件对巨能草生长与光合色素的影响。结果表明,巨能草的地上生物量、地下生物量、生物总量和根冠比都受到了水肥交互作用的显著影响。在正常水分条件下,高肥处理下的分蘖数、株高、地下生物量、地上生物量和生物总量都是最大的,是9种水肥配比中巨能草生物量积累最佳的水肥配比。可见,良好的水肥条件是巨能草获得高产的前提。水淹和干旱都不利于植株的分蘖和高生长,但干旱条件下可通过施肥提高植株的分蘖能力。水淹环境下,不宜施用过多肥料,中等施肥量最有利于巨能草地下生物量的积累,其根冠比显著增大,有利于植物根系适应水淹条件下的缺氧环境。与水淹条件相比,干旱条件更不利于巨能草地上生物量的积累,为了适应干旱环境,巨能草会把更多的同化物质分配给地下部分,进而增大根冠比,从而表现出较高的生理可塑性以适应极端的干旱环境。有趣的是,水分胁迫下的光合色素含量显著高于正常水分,且随着施肥量的增加,光合色素的含量都有所增加,干旱处理下的增加尤为显著。由此可见,在水分胁迫环境下,巨能草会通过其各种形态和生理适应机制来适应环境,表现出一定的耐涝性和抗旱性,且施肥能够在一定程度上降低水分胁迫对植物生长的影响。     

温度对雌雄葎草花芽分化和色素含量及光合作用影响的性别差异

以雌雄异株攀援草本植物葎草为材料,依据野生资源主要分布地域的平均温度,设置3个温度为变量,通过测定营养生长期和生长积温、叶数量与性状、光合色素含量及生物量分配的变化,分析温度对葎草光合物质基础、光合速率和光合效益的影响,研究雌雄株的营养生长持续期、叶性状、光合参数及生物量分配对温度响应的性别差异。结果表明,温度与性别对营养生长持续期和生长积温均有极显著影响(P<0.01),3个温度下雄株花芽分化均显著早于雌株(P<0.05);花芽分化主要受温度影响,生长积温主要受性别影响,20 ℃利于花芽分化,营养生长期长短与积温大小无关;温度对叶性状有显著影响(P<0.05),受影响顺序为叶片数/株>单叶面积>叶宽>叶长,25 ℃时叶片数/株和单叶面积最大;光合色素含量无性别差异(P>0.05),温度显著影响除叶绿素b外的其他色素含量(P<0.05),顺序为类胡萝卜素>叶绿素a+b>叶绿素a/b>叶绿素a>叶绿素b,20 ℃时光合色素含量显著低于其他温度。性别对P_n、G_s和T_r有显著影响(P<0.05),温度对光合参数有显著影响(P<0.05),影响顺序为P_n>C_i>T_r>G_s,P_n、C_i和T_r主要受温度影响,G_s主要受性别影响;雌株生物量及根分配显著大于雄株(P<0.05),温度对生物量累积及分配有极显著影响(P<0.01),随温度下降单株生物量显著下降(P<0.05),温度对生物量分配影响顺序为根>叶>茎,25 ℃时优先向根和茎分配,20 ℃时显著降低了茎分配,15 ℃时显著优先向叶分配。     

UV-B辐射对三种常见高原牧草种子萌发及出苗的影响研究

采用人工紫外线辐射(UV-B)增强处理多年生牧草品种冷地早熟禾(Poa crymophila Keng).、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb).和中华羊茅(Festuca sinensis Keng)种子,测定其发芽率、苗长、胚根/胚芽比值,以研究UV-B辐射对牧草种子萌发及出苗的影响。结果表明:紫外线增加0.50 W.m2时,对三种牧草种子的发芽率、苗长和胚根/胚芽的影响均不明显;增加1.00 W.m2时,对三种牧草种子的发芽率有影响但均不显著;对3种牧草种子的苗长和胚根/胚芽的影响显著;增加1.25 W.m2时,3种牧草中的发芽率差异不显著,而幼苗和胚根/胚芽值差异均显著。3种牧草的影响程度由大到小依次为:中华羊茅、垂穗披碱草、冷地早熟禾,说明增加UV-B辐射不会影响到高寒草地上主要禾草的种子萌发。     

UV-B辐射增强对藻类产生的损害及其适应机制

阐述了UV-B辐射增强对藻类的生物量、光合系统、电子传递链、蛋白质和DNA损伤及诱导活性氧的产生,并阐述了藻类对UV-B损伤产生的适应机制。     

达乌里胡枝子抗氧化防御系统对增强UV-B辐射的动态响应

为探究增强UV-B辐射对达乌里胡枝子(Lespedeza davrica)抗氧化能力的影响,采用盆栽试验研究其在不同UV-B辐射强度(CK=0,T1=1.944 kJ· m-2 ·d-1,T2=3.002 kJ·m-2·d-1)下的抗氧化保护系统相关指标的动态响应,UV-B辐射处理持续15 d,每3d取样一次至结束后第3d再取样一次.结果表明:随着处理时间的延长,增强UV-B辐射使超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)活性升高,且SOD,POD和CAT的活性随着辐射强度的增加而降低,APX活性在开始处理9d内随着辐射强度的增加     

高寒草甸植物水分利用效率研究进展

回顾了光照、温度、土壤水分和CO2浓度对高寒草甸植物水分利用效率的影响等方面的研究进展.由于高寒地区太阳辐射强,高寒草甸植物光合作用时间长,光饱和点高,植物光合作用明显表现出对低温的适应性;而适度地提高温度,植物水分利用效率增大;水分胁迫对光合作用的影响可以分为气孔限制和非气孔限制,同时水分胁迫对不同植物水分利用效率的影响不同;高寒草甸植物比低海拔地区植物利用CO2更有效,提高CO2浓度,植物水分利用效率增大.高寒草甸植物水分利用效率研究对于合理构建和恢复高寒草甸生态系统具有重要意义.     

3种胡枝子紫外吸收物质和渗透调节物质对干旱和增强UV-B辐射的响应

以美丽胡枝子(Lespedeza formosa)、二色胡枝子(L.bicolor)和牛枝子(L.potaninii)为材料,采用盆栽试验研究正常生长(CK)、干旱处理(D)、增强UV-B辐射(U)以及二者复合处理(D+U)下其叶片中渗透调节物质和紫外吸收物质含量的响应.结果表明:3种胡枝子叶片中渗透调节物质含量均较对照呈先升后降的趋势,但存在一定的种间差异.复合处理后期美丽胡枝子可溶性蛋白含量均高于单因子处理下的含量;二色胡枝子可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸的含量在各处理下均呈先升后降的趋势,且在后期复合处理诱导的含量逐渐增大;牛枝子叶片中可溶性蛋白在各处理初期合成受到一定程度抑制.3种胡枝子叶片中总酚和类黄酮对干旱无显著响应,而对增强UV-B辐射和复合处理响应显著.各处理下各胡枝子叶片内丙二醛(MDA)含量均有不同程度的升高,但美丽胡枝子MDA含量升高幅度明显小于另外2种.隶属函数法综合评价得出:复合处理下美丽胡枝子和二色胡枝子具有较强的抗氧化能力,牛枝子抗氧化能力较弱.与单因子干旱胁迫和增强UV-B辐射处理相比,复合处理对植物的伤害程度更小.     

氮添加对高寒人工草地垂穗披碱草(Elymus nutans)生长及光合特性的影响

为研究氮添加对高寒人工草地垂穗披碱草(Elymus nutans)生长及光合特性的影响,试验以高寒生态条件下垂穗披碱草为研究对象,通过施加不同水平氮素[0 kg·hm^-2·a^-1(N0),12 kg·hm^-2·a^-1(N1),24 kg·hm^-2·a^-1(N2),48 kg·hm^-2·a^-1(N3),96 kg·hm^-2·a^-1(N4)],探讨氮素对人工建植垂穗披碱草生长以及光合特性的影响,以期揭示垂穗披碱草对氮添加的响应规律。结果表明：N2,N3处理明显提高了垂穗披碱草株高、叶长、叶宽以及单叶面积;整个生育时期,随着氮肥施用量的增加,垂穗披碱草的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率呈现先增后降的趋势,胞间CO₂浓度大体呈上升趋势,气孔导度变化不显著。综上,N2,N3处理可提高垂穗披碱草生长性能,促进其光合特性和水分利用效率。试验结果为垂穗披碱草的生...     

高原地区UV-B增加对燕麦有效光合叶面积及灌浆的影响

采用大田试验条件，研究UV—B增加对燕麦叶片衰老及灌浆过程的影响。结果表明：UV—B强度增加对有效光合叶面积和叶绿素含量下降的速率并无显著的影响；燕麦灌浆期短暂地推后，但并未出现提前结束灌浆及早衰的趋势，表明在大田群体条件下，UV—B增加并未显著加速灌浆期燕麦的衰老过程；燕麦在大田群体条件下和实验室内单株或单叶条件下对UV—B增加的反应是有显著区别的。